This is an expository article about the gradients in deep neural network. It is hard to find a place where gradients in a deep neural network are dealt in details in a systematic and mathematical way. We review and compute the gradients and Jacobians to derive formulas for gradients which appear in the backpropagation and implement them in vectorized forms in Python.
During the 4th Industrial Revolution, service platforms utilizing diverse contents are emerging, and research on recommended systems that can be customized to users to provide quality service is being conducted. hybrid recommendation systems that provide high accuracy recommendations are being researched in various domains, and various filtering techniques, machine learning, and deep learning are being applied to recommended systems. However, in a recommended service environment where data must be analyzed and processed real time, the accuracy of the recommendation is important, but the computational speed is also very important. Due to high level of model complexity, a hybrid recommendation system or a Deep Learning-based recommendation system takes a long time to calculate. In this paper, a Cascade-hybrid recommended algorithm is proposed that can reduce the computational time while maintaining the accuracy of the recommendation. The proposed algorithm was designed to reduce the complexity of the model and minimize the computational speed while processing sequentially, rather than using existing weights or using a hybrid recommendation technique handled in parallel. Therefore, through the algorithms in this paper, contents can be analyzed and recommended effectively and real time through services such as SNS environments or shared economy platforms.
Journal of Korea Society of Digital Industry and Information Management
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v.14
no.4
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pp.69-77
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2018
The malignant melanoma accounts for about 1 to 3% of the total malignant tumor in the West, especially in the US, it is a disease that causes more than 9,000 deaths each year. Generally, skin lesions are difficult to detect the features through photography. In this paper, we propose a computer-aided diagnosis algorithm based on deep learning for classification of malignant melanoma and benign skin tumor in RGB channel skin images. The proposed deep learning model configures the tumor lesion segmentation model and a classification model of malignant melanoma. First, U-Net was used to segment a skin lesion area in the dermoscopic image. We could implement algorithms to classify malignant melanoma and benign tumor using skin lesion image and results of expert's labeling in ResNet. The U-Net model obtained a dice similarity coefficient of 83.45% compared with results of expert's labeling. The classification accuracy of malignant melanoma obtained the 83.06%. As the result, it is expected that the proposed artificial intelligence algorithm will utilize as a computer-aided diagnosis algorithm and help to detect malignant melanoma at an early stage.
Hye Jung Park;Joo Yong Shim;Kyong Jun An;Chang Ha Hwang;Je Hyun Han
Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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v.36
no.6
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pp.374-381
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2023
This study develops and evaluates a deep learning model for predicting oxide and nitride layers based on plasma process data. We introduce a novel deep learning-based Varying Coefficient Regressor (VCR) by adapting the VCR, which previously relied on an existing unique function. This model is employed to forecast the oxide and nitride layers within the plasma. Through comparative experiments, the proposed VCR-based model exhibits superior performance compared to Long Short-Term Memory, Random Forest, and other methods, showcasing its excellence in predicting time series data. This study indicates the potential for advancing prediction models through deep learning in the domain of plasma processing and highlights its application prospects in industrial settings.
Seo Young Park;Ji Eun Park;Hyungjin Kim;Seong Ho Park
Korean Journal of Radiology
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v.22
no.10
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pp.1697-1707
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2021
The recent introduction of various high-dimensional modeling methods, such as radiomics and deep learning, has created a much greater diversity in modeling approaches for survival prediction (or, more generally, time-to-event prediction). The newness of the recent modeling approaches and unfamiliarity with the model outputs may confuse some researchers and practitioners about the evaluation of the performance of such models. Methodological literacy to critically appraise the performance evaluation of the models and, ideally, the ability to conduct such an evaluation would be needed for those who want to develop models or apply them in practice. This article intends to provide intuitive, conceptual, and practical explanations of the statistical methods for evaluating the performance of survival prediction models with minimal usage of mathematical descriptions. It covers from conventional to deep learning methods, and emphasis has been placed on recent modeling approaches. This review article includes straightforward explanations of C indices (Harrell's C index, etc.), time-dependent receiver operating characteristic curve analysis, calibration plot, other methods for evaluating the calibration performance, and Brier score.
Recently, deep learning and machine learning have attracted considerable attention and many supporting frameworks appeared. In artificial intelligence field, a large body of research is underway to apply the relevant knowledge for complex problem-solving, necessitating the application of various learning algorithms and training methods to artificial intelligence systems. In addition, there is a dearth of performance evaluation of decision making agents. The decision making agent that can find optimal solutions by using reinforcement learning methods designed through this research can collect raw pixel data observed from dynamic environments and make decisions by itself based on the data. The decision making agent uses convolutional neural networks to classify situations it confronts, and the data observed from the environment undergoes preprocessing before being used. This research represents how the convolutional neural networks and the decision making agent are configured, analyzes learning performance through a value-based algorithm and a policy-based algorithm : a Deep Q-Networks and a Policy Gradient, sets forth their differences and demonstrates how the convolutional neural networks affect entire learning performance when using pixel data. This research is expected to contribute to the improvement of artificial intelligence systems which can efficiently find optimal solutions by using features extracted from raw pixel data.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.10
no.2
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pp.65-72
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2021
Recently, attacks on the network environment have been rapidly escalating and intelligent. Thus, the signature-based network intrusion detection system is becoming clear about its limitations. To solve these problems, research on machine learning-based intrusion detection systems is being conducted in many ways, but two problems are encountered to use machine learning for intrusion detection. The first is to find important features associated with learning for real-time detection, and the second is the imbalance of data used in learning. This problem is fatal because the performance of machine learning algorithms is data-dependent. In this paper, we propose the HSF-DNN, a network intrusion detection model based on a deep neural network to solve the problems presented above. The proposed HFS-DNN was learned through the NSL-KDD data set and performs performance comparisons with existing classification models. Experiments have confirmed that the proposed Hybrid Feature Selection algorithm does not degrade performance, and in an experiment between learning models that solved the imbalance problem, the model proposed in this paper showed the best performance.
Clustering is an unsupervised learning method that involves grouping data based on features such as distance metrics, using data without known labels or ground truth values. This method has the advantage of being applicable to various types of data, including images, text, and audio, without the need for labeling. Traditional clustering techniques involve applying dimensionality reduction methods or extracting specific features to perform clustering. However, with the advancement of deep learning models, research on deep clustering techniques using techniques such as autoencoders and generative adversarial networks, which represent input data as latent vectors, has emerged. In this study, we propose a deep clustering technique based on deep learning. In this approach, we use an autoencoder to transform the input data into latent vectors, and then construct a vector space according to the cluster structure and perform k-means clustering. We conducted experiments using the MNIST and Fashion-MNIST datasets in the PyTorch machine learning library as the experimental environment. The model used is a convolutional neural network-based autoencoder model. The experimental results show an accuracy of 89.42% for MNIST and 56.64% for Fashion-MNIST when k is set to 10.
Krishnan, C. Gopala;Robinson, Y. Harold;Chilamkurti, Naveen
Journal of Multimedia Information System
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v.7
no.1
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pp.33-40
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2020
Machine learning consists of supervised and unsupervised learning among which supervised learning is used for the speech recognition objectives. Supervised learning is the Data mining task of inferring a function from labeled training data. Speech recognition is the current trend that has gained focus over the decades. Most automation technologies use speech and speech recognition for various perspectives. This paper demonstrates an overview of major technological standpoint and gratitude of the elementary development of speech recognition and provides impression method has been developed in every stage of speech recognition using supervised learning. The project will use DNN to recognize speeches using magnitudes with large datasets.
Kim, Hyunjae;Lee, Jaekoo;Kim, Gyuwan;Yoon, Sungroh
KIISE Transactions on Computing Practices
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v.23
no.4
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pp.244-249
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2017
Steganalysis is to detect information hidden by steganography inside general data such as images. There are stegoanalysis techniques that use machine learning (ML). Existing ML approaches to steganalysis are based on extracting features from stego images and modeling them. Recently deep learning-based methodologies have shown significant improvements in detection accuracy. However, all the existing methods, including deep learning-based ones, have a critical limitation in that they can only detect stego images that are created by a specific steganography method. In this paper, we propose a generalized steganalysis method that can model multiple types of stego images using deep learning. Through various experiments, we confirm the effectiveness of our approach and envision directions for future research. In particular, we show that our method can detect each type of steganography with the same level of accuracy as that of a steganalysis method dedicated to that type of steganography, thereby demonstrating the general applicability of our approach to multiple types of stego images.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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